Gasflussgesputterte Wärmedämmschichten

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Wärmedämmschichten werden eingesetzt, um die Temperaturbelastung von hoch beanspruchten Bauteilen in Gasturbinen zu senken. Typischerweise bestehen Wärmedämmschichten aus mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und werden durch thermische Spritzverfahren oder Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) aufgetragen. In dieser Arbeit wird ein alternatives Beschichtungsverfahren (Gasflusssputtern – GFS) untersucht, indem die Prozessparameter (Substrattemperatur, Bias-Spannung, Druck, Sauerstofffluss, Substratoberfläche) gezielt bei der Herstellung von Zirconiumdioxid-Schichten variiert und die entstehenden Mikrostrukturen charakterisiert werden. Um die Schichten hinsichtlich ihrer Eignung als Wärmedämmschicht zu untersuchen, wurden ausgewählte Schichten thermisch zykliert. Es werden zwei Schädigungsmechanismen beobachtet, die abhängig von der Mikrostruktur auftreten. Insgesamt konnten in dieser Arbeit mittels GFS vielfältige Mikrostrukturen hergestellt werden, von denen drei besonders vielversprechend für die spätere Anwendung erscheinen.